JP2002054548A - 波浪用発電機内蔵タービンと一次変換装置 - Google Patents
波浪用発電機内蔵タービンと一次変換装置Info
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- JP2002054548A JP2002054548A JP2000275678A JP2000275678A JP2002054548A JP 2002054548 A JP2002054548 A JP 2002054548A JP 2000275678 A JP2000275678 A JP 2000275678A JP 2000275678 A JP2000275678 A JP 2000275678A JP 2002054548 A JP2002054548 A JP 2002054548A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
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- Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
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- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 自分自身が発明し出願中の波力用案内板空気
噴出口付無弁タービンの効率を又々高めるために、発電
機（２）をタービンケース（１）の中に入れ、ベアリン
グの数を減らした。出力軸のシールも解決した。効率を
アップするのが目的である。 【構成】 波力タービン用ケース（１）の中に、発電機
（２）を据え付け、同軸上にランナー（４）を取り付け
た。
噴出口付無弁タービンの効率を又々高めるために、発電
機（２）をタービンケース（１）の中に入れ、ベアリン
グの数を減らした。出力軸のシールも解決した。効率を
アップするのが目的である。 【構成】 波力タービン用ケース（１）の中に、発電機
（２）を据え付け、同軸上にランナー（４）を取り付け
た。
Description
【０００１】〔産業上の利用分野〕この発明は本発明者
が、平成１０年９月１１日に出願中である特願平１０−
２９７５４５の波力用案内板空気吹出口付無弁タービン
（以下、出願１）と平成１１年２月１２日に出願中の特
願平１１−７４３０４（以下、出願２）及び、平成１１
年１０月２６日に出願中の特願平１１−３４３７５６
（以下、出願３）の波浪用タービンの更なる改良と、既
存の防波堤を利用して経済的に設置することの出来る一
次変換装置に関するものである。
が、平成１０年９月１１日に出願中である特願平１０−
２９７５４５の波力用案内板空気吹出口付無弁タービン
（以下、出願１）と平成１１年２月１２日に出願中の特
願平１１−７４３０４（以下、出願２）及び、平成１１
年１０月２６日に出願中の特願平１１−３４３７５６
（以下、出願３）の波浪用タービンの更なる改良と、既
存の防波堤を利用して経済的に設置することの出来る一
次変換装置に関するものである。
【０００２】〔従来の技術〕従来の波力用タービンに付
いては上記の出願時に詳細に述べた。今回の発明も、発
明者が上記発明タービンを実験中にさらに改良、改善を
なさんと発明したものなので、自分自身の発明タービン
について述べる。（出願１）は、波力吸収装置からの圧
縮空気及び負圧時の大気の流入をガイドベーンでそれぞ
れ制御してランナーに吹きつけ、圧縮、負圧時共一定方
向に回転させるというものであった。（出願２）は、波
力用案内板空気吹出口付無弁タービンを空気流通装置に
より複数連結し、一次タービン二次タービンと使い分
け、一次タービンで抜けてしまうエネルギーを二次ター
ビンで回収するというものであった。（出願３）は、タ
ービンケーシングの上下のガイドベーンの周辺にリンク
して動く扉を設け、排気の際の抵抗によるエネルギーの
ロスを無くすものであった。一次変換装置に付いては、
現在まで世界中で色々研究されてきているが、本発明は
振動水中形（ＯＷＣ）のものなのでそれに付いてのべ
る。ＯＷＣは装置内に導かれた水中の往復運動を利用す
るもので、船形、ブイ式を除けばベルファースト式ＯＷ
Ｃ（固定ポイントアブゾーバ）。ビッカース式ＯＷＣ
（固定ターミネータ形）、ＮＥＬ式ＯＷＣ（固定ターミ
ネータ形）、ＮＥＬ式ＯＷＣ（浮体ターミネータ形）な
どがあった。又、ケーソンと一体になった波力吸収装置
等も開発されてきている。上記は、何れも波の荒い海の
中に基礎や建造物を建設したり、又壮大な浮体を浮かべ
てワイヤーで固定するなど莫大な投資を必要とする。一
説では、防波堤１メートル当たり数千万円もするとのこ
とである。以上によって出来る電気料金は、初めのイニ
シャルコストと金利と維持経費をを耐用年数で割って算
出されるので、膨大な初期投資は波力を高いものにして
しまい、発電事業としての経済競争力を失わせてしまっ
ていた。
いては上記の出願時に詳細に述べた。今回の発明も、発
明者が上記発明タービンを実験中にさらに改良、改善を
なさんと発明したものなので、自分自身の発明タービン
について述べる。（出願１）は、波力吸収装置からの圧
縮空気及び負圧時の大気の流入をガイドベーンでそれぞ
れ制御してランナーに吹きつけ、圧縮、負圧時共一定方
向に回転させるというものであった。（出願２）は、波
力用案内板空気吹出口付無弁タービンを空気流通装置に
より複数連結し、一次タービン二次タービンと使い分
け、一次タービンで抜けてしまうエネルギーを二次ター
ビンで回収するというものであった。（出願３）は、タ
ービンケーシングの上下のガイドベーンの周辺にリンク
して動く扉を設け、排気の際の抵抗によるエネルギーの
ロスを無くすものであった。一次変換装置に付いては、
現在まで世界中で色々研究されてきているが、本発明は
振動水中形（ＯＷＣ）のものなのでそれに付いてのべ
る。ＯＷＣは装置内に導かれた水中の往復運動を利用す
るもので、船形、ブイ式を除けばベルファースト式ＯＷ
Ｃ（固定ポイントアブゾーバ）。ビッカース式ＯＷＣ
（固定ターミネータ形）、ＮＥＬ式ＯＷＣ（固定ターミ
ネータ形）、ＮＥＬ式ＯＷＣ（浮体ターミネータ形）な
どがあった。又、ケーソンと一体になった波力吸収装置
等も開発されてきている。上記は、何れも波の荒い海の
中に基礎や建造物を建設したり、又壮大な浮体を浮かべ
てワイヤーで固定するなど莫大な投資を必要とする。一
説では、防波堤１メートル当たり数千万円もするとのこ
とである。以上によって出来る電気料金は、初めのイニ
シャルコストと金利と維持経費をを耐用年数で割って算
出されるので、膨大な初期投資は波力を高いものにして
しまい、発電事業としての経済競争力を失わせてしまっ
ていた。
【０００３】〔発明が解決しようとする課題〕本発明
は、タービンの軸受けを減らし摩擦によるエネルギーロ
スを少しでも減らすこと。また、経済的な一次変換装置
を開発することで、波力の早期の実用化を目指すことを
課題にしている。（出願２）の波力用案内板付連続回転
式無弁タービンは、その構成上どうしても軸受けやシー
ルが３〜４箇所以上になり、試作上の経験からも軸の芯
を通すのが非常に難しかった。又軸受け一箇所で、一般
に２％程度のエネルギーを摩擦として損失するとの報告
もあり、軸受けを減らす事はタービン効率の改善にな
る。一次変換装置に関しては、膨大な投資をしないで、
経済的で設置もし易く、しかも堅牢、安定的、保守もし
易く、大型のターミネーター形を比較的簡単に設置でき
る方法は、現在までなかった。
は、タービンの軸受けを減らし摩擦によるエネルギーロ
スを少しでも減らすこと。また、経済的な一次変換装置
を開発することで、波力の早期の実用化を目指すことを
課題にしている。（出願２）の波力用案内板付連続回転
式無弁タービンは、その構成上どうしても軸受けやシー
ルが３〜４箇所以上になり、試作上の経験からも軸の芯
を通すのが非常に難しかった。又軸受け一箇所で、一般
に２％程度のエネルギーを摩擦として損失するとの報告
もあり、軸受けを減らす事はタービン効率の改善にな
る。一次変換装置に関しては、膨大な投資をしないで、
経済的で設置もし易く、しかも堅牢、安定的、保守もし
易く、大型のターミネーター形を比較的簡単に設置でき
る方法は、現在までなかった。
【０００４】〔課題を解決するための手段〕本発明は、
タービンに関しては、発電機をタービンケーシング内に
内蔵させ、軸を外に出さない事で軸受けの数を減らし
た。当然の事であるが、軸が外に出ないことによりその
部分に穴がないので、シールの問題も同時に解決する。
発電機の同軸上にタービン翼（ランナー）を直接設置す
る為に、軸受けは発電機に使用する物だけで済み数が減
らせる。発電機は種類が多く、ここでは特定しない。タ
ービンはタービン、発電機は発電機と、それぞれ軸受け
を使っているよりは効率が良くなる。出願２のダブルタ
ービンでも軸受２個で、芯を取るのが容易になり進歩と
なる。先願として、ブイに内蔵した発電機の前後に、ウ
エーズタービンを縦型に配置（ダンデズム ウエールズ
タービン）したものがあるが、タービンの形式が完全に
違う。本発明は、出願１、出願２の密封ケースに内蔵さ
れた物である。出力軸を外に出し、配管等により集めら
れた空気により大規模発電にも向くタービンである。そ
の効率を上げる為に試作研究の結果開発、発想されたも
のである。もともと、ケースも無く、風の通り道に配置
して発電機に直接取り付ける前提のウエールズタービン
とは全く違う。ランナーに当てる風の向きもクロスフロ
ー等、ウエールズタービンとは９０度違う別形式のもの
である。回転数を上げる為に、変速ギヤ（遊星ギヤ）等
を用いなければならない場合もあるが、効率を下げるの
でインバータで制御するのが望ましい。本発明、一次変
換装置に関しては、既存の防波堤を利用してドリルで穴
を開け、アンカーを入れてボルト等で、制作済の装置を
取り付けるだけで設置できるということを基本的には特
徴とする。荒海のなかで基礎等大工事をする事無く一次
変換装置を取り付け、経済的にも、工事や時間的にも優
位性を発揮するが、何れにせよ既存の防波堤を利用しな
い手はない。図面３に記載した様な、一次変換装置をケ
ーソン壁面に取り付け変換装置として利用する。これを
繋いでいくと、ターミネータが出来上がる。（図４）。
又、このような構成なので、保守の際一時取り外して塗
装等の管理を容易にする事も出来る。図面は、壁面だけ
を利用しているが、防波堤の上部から被せる様にして取
り付ける方法もある。材料は、鉄筋コンクリート系で
は、高炉セメント、アルミナセメント等が特に向く。ア
ルモフアスも強靱な耐久性があるが、これで処理して太
陽電池も兼ねてハイブリット施設にする事もできる。防
錆処理した鋼材ステンレス、軽量に作成するためには鉄
筋、ピアノ線等で補強したＦＲＰなど色々考えられる。
タービンに関しては、発電機をタービンケーシング内に
内蔵させ、軸を外に出さない事で軸受けの数を減らし
た。当然の事であるが、軸が外に出ないことによりその
部分に穴がないので、シールの問題も同時に解決する。
発電機の同軸上にタービン翼（ランナー）を直接設置す
る為に、軸受けは発電機に使用する物だけで済み数が減
らせる。発電機は種類が多く、ここでは特定しない。タ
ービンはタービン、発電機は発電機と、それぞれ軸受け
を使っているよりは効率が良くなる。出願２のダブルタ
ービンでも軸受２個で、芯を取るのが容易になり進歩と
なる。先願として、ブイに内蔵した発電機の前後に、ウ
エーズタービンを縦型に配置（ダンデズム ウエールズ
タービン）したものがあるが、タービンの形式が完全に
違う。本発明は、出願１、出願２の密封ケースに内蔵さ
れた物である。出力軸を外に出し、配管等により集めら
れた空気により大規模発電にも向くタービンである。そ
の効率を上げる為に試作研究の結果開発、発想されたも
のである。もともと、ケースも無く、風の通り道に配置
して発電機に直接取り付ける前提のウエールズタービン
とは全く違う。ランナーに当てる風の向きもクロスフロ
ー等、ウエールズタービンとは９０度違う別形式のもの
である。回転数を上げる為に、変速ギヤ（遊星ギヤ）等
を用いなければならない場合もあるが、効率を下げるの
でインバータで制御するのが望ましい。本発明、一次変
換装置に関しては、既存の防波堤を利用してドリルで穴
を開け、アンカーを入れてボルト等で、制作済の装置を
取り付けるだけで設置できるということを基本的には特
徴とする。荒海のなかで基礎等大工事をする事無く一次
変換装置を取り付け、経済的にも、工事や時間的にも優
位性を発揮するが、何れにせよ既存の防波堤を利用しな
い手はない。図面３に記載した様な、一次変換装置をケ
ーソン壁面に取り付け変換装置として利用する。これを
繋いでいくと、ターミネータが出来上がる。（図４）。
又、このような構成なので、保守の際一時取り外して塗
装等の管理を容易にする事も出来る。図面は、壁面だけ
を利用しているが、防波堤の上部から被せる様にして取
り付ける方法もある。材料は、鉄筋コンクリート系で
は、高炉セメント、アルミナセメント等が特に向く。ア
ルモフアスも強靱な耐久性があるが、これで処理して太
陽電池も兼ねてハイブリット施設にする事もできる。防
錆処理した鋼材ステンレス、軽量に作成するためには鉄
筋、ピアノ線等で補強したＦＲＰなど色々考えられる。
【０００５】〔作用〕本発明は以上の様な構成なので、
タービンに関しては出願１、２、３の作用として（今回
の図面には、扉も、無重力バランサーも書いてはいない
が）、タービンが一定方向に回転する際、出力軸の軸受
が必要無いため、摩擦が軽減されて効率が上がる。発電
機の軸受けだけは、中にあっても外にあっても必要なた
め、発電機の軸受けだけで回転できることは、タービン
ケースの軸受けを無くしたという新規性になる。一次変
換装置に関しては、下の波受け入れ口から流れこんだ海
水が上部の空気を上に圧縮し、又、流れだす時は負圧を
生み出す。ケーソンが、装置の重量に耐えれば、波の圧
力は元々掛かっていもので、むしろ、それを吸収してエ
ネルギーに変換するのが一次変換装置であるので問題は
ない。
タービンに関しては出願１、２、３の作用として（今回
の図面には、扉も、無重力バランサーも書いてはいない
が）、タービンが一定方向に回転する際、出力軸の軸受
が必要無いため、摩擦が軽減されて効率が上がる。発電
機の軸受けだけは、中にあっても外にあっても必要なた
め、発電機の軸受けだけで回転できることは、タービン
ケースの軸受けを無くしたという新規性になる。一次変
換装置に関しては、下の波受け入れ口から流れこんだ海
水が上部の空気を上に圧縮し、又、流れだす時は負圧を
生み出す。ケーソンが、装置の重量に耐えれば、波の圧
力は元々掛かっていもので、むしろ、それを吸収してエ
ネルギーに変換するのが一次変換装置であるので問題は
ない。
【０００６】〔実施例〕タービンに関しては、（図１）
クロスフロー等タービン一個内蔵タイプ図１。（図
２）、タービン二個内蔵タイプ。これは、ホイールバラ
ンスを考えて、発電機の両サイドにタービンを配置し
た。以下、図面には書かなかったが、出願２の連続回転
式でも同様に設計できる。出願３、の開閉式扉も全てに
対して効果がある。又、発電機の軸受けは致し方ないと
しても、少しでも抵抗を減らすべく、空気ベアリング等
が検討されるべきである。以下、その方式。イ、磁気軸
受け〜永久磁石だけで構成された受動型と電磁石を利用
し自動制御する能動型に分けられる。ロ、動圧軸受〜軸
にヘリングボーン（杉綾型の溝）を刻み回転することに
より発生する空気のポンピング作用により非接触状態に
なる。静圧軸受け〜コンプレッサーの圧縮空気を利用し
たものがある。一次変換装置に関しては、１、防波堤の
壁面だけに取り付けるもの。２、防波堤の上面から、壁
面にかけて取り付けるもを考えている。尚、現場で、型
枠を組んだり、組み立てたりと作ったとしても、既存の
防波堤を利用するのであれば本発明の範囲内のものであ
る。何れにせよ、ケーソンの強度が許し、水面上だけで
取り付け工事が納まれば、特別な工具も必要無く、一段
と費用が掛からない。
クロスフロー等タービン一個内蔵タイプ図１。（図
２）、タービン二個内蔵タイプ。これは、ホイールバラ
ンスを考えて、発電機の両サイドにタービンを配置し
た。以下、図面には書かなかったが、出願２の連続回転
式でも同様に設計できる。出願３、の開閉式扉も全てに
対して効果がある。又、発電機の軸受けは致し方ないと
しても、少しでも抵抗を減らすべく、空気ベアリング等
が検討されるべきである。以下、その方式。イ、磁気軸
受け〜永久磁石だけで構成された受動型と電磁石を利用
し自動制御する能動型に分けられる。ロ、動圧軸受〜軸
にヘリングボーン（杉綾型の溝）を刻み回転することに
より発生する空気のポンピング作用により非接触状態に
なる。静圧軸受け〜コンプレッサーの圧縮空気を利用し
たものがある。一次変換装置に関しては、１、防波堤の
壁面だけに取り付けるもの。２、防波堤の上面から、壁
面にかけて取り付けるもを考えている。尚、現場で、型
枠を組んだり、組み立てたりと作ったとしても、既存の
防波堤を利用するのであれば本発明の範囲内のものであ
る。何れにせよ、ケーソンの強度が許し、水面上だけで
取り付け工事が納まれば、特別な工具も必要無く、一段
と費用が掛からない。
【０００７】〔発明の効果〕タービンに関して、波浪発
電は全体の設備が大変な投資になるので、その一部であ
るタービン効率が少しでもアップすることは、発生する
電気で見ると全体のアップと言うことになる。タービン
ケースの軸受けが無くなる事によるシールの改善も副産
物である。一次変換装置に関して、今日まで日本に限ら
ず、海に面して波の高いところは必要性に迫られ、既に
公共事業等で立派な防波堤が構築されてきている。その
防波堤を利用して、安価に、工事も簡単に一次変換装置
を設置出来ることは、出来る電気料金を安くする。結
果、再生利用可能エネルギーである波浪発電の普及に貢
献し、それが更に大量生産、コストダウンと良い方向に
加速をつける。後、新たな防波堤を建設する際には、は
じめから変換装置を組み込んだ立派なものをつくればよ
い。我が国においても大きな産業になる期待も有、環境
問題からも世界中の人々に喜ばれ、歓迎される事にな
る。
電は全体の設備が大変な投資になるので、その一部であ
るタービン効率が少しでもアップすることは、発生する
電気で見ると全体のアップと言うことになる。タービン
ケースの軸受けが無くなる事によるシールの改善も副産
物である。一次変換装置に関して、今日まで日本に限ら
ず、海に面して波の高いところは必要性に迫られ、既に
公共事業等で立派な防波堤が構築されてきている。その
防波堤を利用して、安価に、工事も簡単に一次変換装置
を設置出来ることは、出来る電気料金を安くする。結
果、再生利用可能エネルギーである波浪発電の普及に貢
献し、それが更に大量生産、コストダウンと良い方向に
加速をつける。後、新たな防波堤を建設する際には、は
じめから変換装置を組み込んだ立派なものをつくればよ
い。我が国においても大きな産業になる期待も有、環境
問題からも世界中の人々に喜ばれ、歓迎される事にな
る。
【図１】本発明、タービン一個内蔵型の外形斜視図。
【図２】本発明、タービン二個内蔵型の断面図。
【図３】本発明、一次変換装置の斜視図。（一部透視）
【図４】本発明の実施例（ターミネータ）を示す斜視
図。
図。
（１）はタービンケース （２）は発電機 （３）は軸 （４）はタービン翼（クロスフロー） （５）は軸受 （６）は空気受け入れ口 （７）はガイドベーン （８）はステーターコア（積層コア） （９）はコイル （１０）はマグネットローター （１１）は空気受け入れ装置 （１２）は海水出入り口 （１３）は空気出入り口 （１４）はボルト又はボルト穴 （１５）はタービン建屋 （１６）は既存ケーソン （１７）送気配管 （１８）海
Claims (2)
- 【請求項１】 波力タービン用ケース（１）の内部に発
電機（２）を設置し、同軸上にタービンランナー（３）
を取り付けた波浪用発電機内蔵タービン。 - 【請求項２】 既存の防波堤（ケーソン）を利用して、
その壁面に取り付けるように設計された制作済の装置を
取り付けることを特徴とする、振動水柱形（ＯＷＣ）の
波浪エネルギー一次変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000275678A JP2002054548A (ja) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | 波浪用発電機内蔵タービンと一次変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000275678A JP2002054548A (ja) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | 波浪用発電機内蔵タービンと一次変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002054548A true JP2002054548A (ja) | 2002-02-20 |
Family
ID=18761265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000275678A Pending JP2002054548A (ja) | 2000-08-07 | 2000-08-07 | 波浪用発電機内蔵タービンと一次変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002054548A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014062538A (ja) * | 2012-09-20 | 2014-04-10 | Ikuo Hashimoto | 水車形（式）発電機「ミニ・コン発電機」（ミニ・コンパクト発電機） |
| WO2015054734A1 (en) | 2013-10-16 | 2015-04-23 | Oceanlinx Ltd. | Coastal protection and wave energy generation system |
-
2000
- 2000-08-07 JP JP2000275678A patent/JP2002054548A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014062538A (ja) * | 2012-09-20 | 2014-04-10 | Ikuo Hashimoto | 水車形（式）発電機「ミニ・コン発電機」（ミニ・コンパクト発電機） |
| WO2015054734A1 (en) | 2013-10-16 | 2015-04-23 | Oceanlinx Ltd. | Coastal protection and wave energy generation system |
| EP3137762A4 (en) * | 2013-10-16 | 2017-12-13 | Wave Power Renewables Limited | Coastal protection and wave energy generation system |
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